KR101320851B1 - 통기 건조 직물 - Google Patents

Abstract

제지기 상에서 화장지 및 관련 제품들을 생산하기 위한 통기건조(through-air-drying; TAD) 직물은 교대하는 제 1 포켓들과 제 2 포켓들을 갖는 종이 측면 패턴을 생성하도록 다수의 씨실들과 섞어 짜이는 다수의 날실들을 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 포켓들은 직물 패턴에서 너클들에 의해서 만들어진 융기된 날실들과 융기된 씨실들에 의해서 경계가 지워진다. 제 1 포켓들은 제 1 포켓들보다 넓은 영역을 차지한다. 제 1 포켓의 내부에 있는 직물 베이스 직조는 바람직하게는 평직 패턴이다. 제 2 포켓의 내부는 융기된 씨실에 의해서 양분된다.

통기건조(through-air-drying) 직물, 씨실, 날실, 포켓, 너클, 직물 패턴

Description

통기 건조 직물{THROUGH-AIR-DRYING FABRIC}

본 발명은 제지분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 제지기 상에서 벌크 티슈와 타월, 부직 물품들 및 직물들의 제조에 사용되는 통기 건조(through-air-drying; TAD) 직물에 관한 것이다.

고급 화장지, 욕실 화장지 및 종이 타월과 같은 연질의 흡수성 일회용 종이 제품들은 현대 산업사회 당대의 삶의 특징이다. 일반적으로, 이러한 제품들을 제조하기 위한 여러 가지 방법들이 존재하는데, 이러한 제품들의 제조는 제지기의 성형구간에서 셀룰로오스 섬유 웹의 형성으로부터 시작한다. 섬유상 슬러리, 즉 셀룰로오스 섬유들의 수성 분산액(aqueous dispersion)을 제지기의 성형구간에서 이동 성형 직물(moving forming fabric) 위로 증착시킴으로써, 셀룰로오스 섬유 웹(cellulose fibrous web)이 형성된다. 다량의 물이 성형 직물을 통하여 상기 슬러리로부터 배수되며, 성형 직물의 표면상에는 셀룰로오스 섬유 웹이 남겨 진다.

그런 다음, 셀룰로오스 섬유 웹은 공기 유동에 의해서 통기 건조(TAD) 직물이나 벨트로 운반되고, TAD 직물이나 벨트의 지형학적 특성에 적어도 부분적으로 순응하도록 진공이나 흡입에 의해서 도입되어 편향되고 강제된다. 이송 지점의 하류로부터 TAD 직물이나 벨트 상에 운반된 셀룰로오스 섬유 웹은 통기 건조기를 통과하는데, 여기에서 가열된 공기의 유동이 셀룰로오스 섬유 웹에 마주 대하여 흐르고 TAD 직물이나 벨트를 통과하면서 셀룰로오스 섬유 웹을 원하는 정도까지 건조시킨다. 끝으로, 통기 건조기의 하류로부터, 셀룰로오스 섬유 웹은 양키 드라이어(Yankee dryer)의 표면에 부착되고, 추가적이고 완벽한 건조를 위해서 TAD 직물이나 벨트의 표면에 의해서 각인된다. 다음에, 완전하게 건조된 셀룰로오스 섬유 웹은 셀룰로오스 섬유 웹을 축소하거나 주름지게 하여 부피를 증가시키는 독터 블레이드(doctor blade)에 의해서 양키 드라이어의 표면으로부터 제거된다. 축소된 웹은 소비자에게 운반하기에 적합하고 소비자가 구입하기에 적합한 형태로 포장하는 단계를 포함한 부수적인 처리를 위해서 롤 위로 감긴다.

상기한 바와 같이, 벌크 티슈 제품들을 제조하기 위한 많은 방법이 존재하며, 상기한 설명은 상기 방법들 중 몇몇에 의해서 공유되는 일반적인 단계들의 요점이 될 것으로 이해할 수 있다. 예를 들면, 양키 드라이어의 사용이 항상 요구되는 것은 아니며, 주어진 상황에 따라서 축소가 불필요하기도 하며, "wet creping"과 같은 다른 수단이 셀룰로오스 섬유 웹을 축소하도록 이미 실행될 수 있다.

TAD 직물은 제지기 상에서 무한 루프들의 형태를 취하고 컨베이어들의 방식으로 기능한다는 사실을 알 수 있다. 제지기는 원하는 속도로 진행하는 연속적인 공정임을 또한 알 수 있다. 즉, 섬유상 슬러리는 성형 구간에서 성형 직물 위로 연속적으로 증착되는 반면에, 새로이 제조된 종이 시이트는 건조된 후에 롤들 위로 연속적으로 감긴다.

해당 기술분야의 숙련된 당업자는 직물들은 제직에 의해서 만들어지고 날실 혹은 기계방향(MD) 및 씨실 혹은 교차기계방향(CD)에서 평직을 반복하는 직조 패턴을 갖는다는 사실을 알 수 있을 것이다. 직조 직물들은 많은 다른 형태들을 취한다. 예를 들면, 직조 직물들은 무한의 형태로 직조하거나 혹은 평직으로 직조하여 부수적으로 솔기를 이용하여 무한의 형태로 만들게 된다. 결과적으로 형성된 직물은 외양에 있어서 균등해야한다. 즉, 형성된 종이 시이트에서 원하지 않는 특징들을 야기하지 않도록 직조 패턴에서 갑작스런 변화가 존재하지 않아야 한다. 직조 패턴들의 반복하는 특성으로 인하여, 공통의 직물 결핍은 직물에서 특징적인 사선 패턴을 제공한다. 또한, 원하거나 원하지 않거나 간에 형성된 티슈에 부여된 소정의 패턴 표식은 종이의 특징에 강한 영향을 끼치게 된다.

일시적인 제지 직물은 제조될 종이 등급을 위해서 설치되는 제지기의 요구조건들을 충족시키도록 설계된 다양한 스타일로 제조된다. 일반적으로, 제지 직물들은 단섬사로 직조한 기초 직물을 포함하며, 단일 층 혹은 다중 층으로 형성된다. 실들은 제지기 의류분야의 숙련된 당업자에 의해서 사용되는 폴리아미드 및 폴리에스테르 수지와 같은 여러 가지 합성 중합체 수지들 중 어느 하나로부터 압출된다.

본 출원은 벌크 티슈 기계의 통기 건조기 상에서 사용되는 TAD 직물들 혹은 벨트들과 적어도 부분적으로 관련된다. 특히, 본 출원은 Rougive에게 허여된 미합중국 특허 제 6,763,855 호(여기에서는 참고문헌으로서 통합됨)에 개시되어 있는 여러가지 TAD 직물과 관련된다. Rougive는 중합체 수지 재료로 이루어진 피복을 갖 는 직조 기초 직물을 포함하는 TAD 직물을 발표하였다. 비록 본 직물은 수지 피복을 가지지는 않지만, TAD 직물들과 관련한 Rougvie의 많은 가르침과 관련이 있다.

이러한 종류의 직물들은 비교적 높은 기초 중량의 연속적인 배경하에서 상대적으로 낮은 기초 중량의 불균일한 영역들을 갖는 셀룰로오스 섬유 웹을 형성하도록 벌크 티슈 기계의 성형 구간에서 사용될 것이다. 이러한 종류의 벨트들은 섬유꼬임(hydroentangling)과 같은 공정에 의해서 섬유들의 밀도가 인접한 영역들보다 적은 불균일한 영역들을 갖는 다른 부직 물품들과 직물들을 제조하는데 사용된다.

흡수성, 강도, 부드러움 및 심미적인 외양의 특성들은 의도된 목적을 위해서 사용되는 많은 제품, 특히 섬유상 셀룰로오스 제품들이 고급 화장지나 화장실 화장지, 종이 타월, 위생 냅킨 혹은 기저귀인 경우에 중요하다.

벌크, 횡방향 장력, 흡수성 및 부드러움은 화장지, 냅킨 및 타월 종이의 시이트들을 생산하는 경우에 특히 중요한 특징들이다. 이러한 특징들을 갖는 종이 제품을 생산하기 위해서, 직물은 그 상부면이 지형학적 변화들을 나타내도록 구성된다. 이러한 지형학적 변화들은 직물의 표면에서 가닥들 사이의 평면 차로서 자주 측정된다. 예를 들면, 평면 차는 통상적으로 융기된 씨실이나 날실 가닥 사이의 높이에서의 차이로서 측정되거나, 또는 직물의 표면의 평면에서 MD 너클과 CD 너클 사이의 높이 차로서 측정된다. 빈번하게, 직물 표면은 평면 차가 포켓 깊이로서 측정되는 경우에 포켓들을 나타낸다.

본 발명은 화장지 및 그와 연관된 제품들의 형성에 있어서 바람직한 특성들을 나타내는 TAD 직물을 제공한다.

따라서, 본 발명은 제지기의 성형, 프레싱 및 건조 구간들에 적용할 수 있는 TAD 직물이다. 그러한 경우에 제지업자 직물은 다수의 씨실들과 섞어 짜이는 다수의 날실들을 포함한다.

본 발명은 제 1 포켓들과 제 2 포켓들을 교대로 갖는 종이 측면 패턴을 만들어 내도록 다수의 씨실들과 섞어 짜이는 다수의 날실들을 포함한 TAD 직물이다. 제 1 및 제 2 포켓들은 직물 패턴에 있어서 너클들에 의해서 만들어진 융기된 날실들과 융기된 씨실들에 의해서 경계가 지워진다. 제 1 포켓들은 제 2 포켓들에서 보다 큰 영역이다. 제 1 포켓의 내부에 있는 직물 베이스는 바람직하게는 평직 패턴이다. 제 2 포켓의 내부는 융기된 씨실에 의해서 양분된다.

본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 하기에서 보다 상세하게 설명된다.

본 발명의 보다 완벽한 이해를 위하여, 하기의 명세서 및 첨부 도면들을 통한 참조가 이루어진다, 첨부 도면에서:

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 종이 측면 및 기계 측면 직조 패턴을 보여주는 종이 측면도와 제지기의 측면도;

도 2는 도 1에 도시된 직물의 종이 측면 상에서 상대적인 포켓 크기들에 초점을 맞춘 표면 깊이도;

도 3은 도 1에 도시된 직물의 종이 측면 상에서 융기된 씨실들과 날실들에 초점을 맞춘 표면 깊이도;

도 4는 도 1에 도시된 직물의 종이 측면 직조 패턴의 개략적인 평면도;

도 5는 도 4에 도시된 직물 패턴에 대한 날실 윤곽선 패턴을 나타낸 도면;

도 6은 도 4에 도시된 직물 패턴에 대한 씨실 윤곽선 패턴을 나타낸 도면;

도 7은 도 1에 도시된 직물에 대한 다른 씨실 윤곽선 패턴을 나타낸 CD 단면도; 그리고

도 8은 도 1에 도시된 직물에 대한 다른 날실 윤곽선 패턴을 나타낸 MD 단면도.

본 발명은 종이 측면 상에서 교대하는 적어도 2개의 각기 다른 크기의 포켓들을 갖는 TAD 직물이다. 포켓 크기들은 직조 패턴, 메쉬 카운트(mesh count) 및 패턴에 사용된 실들의 함수이다. 포켓 크기들은 MD/CD 치수 및/또는 포켓 깊이에 의해서 특징 지워질 수 있다. 포켓들은 직물 표면의 기초 평면으로부터 융기된 씨실들과 날실들에 의해서 형성되고 경계가 지워진다. 융기된 씨실들과 날실들은 직조 패턴에서 긴 너클들에 의해서 생성된다. 각각의 포켓 내부에 있는 직물 베이스 직조는 평직 패턴 혹은 다른 적당한 패턴이 될 수 있다. 또한, 포켓은 포켓 주변부 내부에 하나 또는 그 이상의 융기된 혹은 반 융기된 날실들 혹은 씨실들을 포함한다. 예를 들면, 한 크기의 포켓은 포켓 영역을 양분하는 융기된 씨실을 갖는다.

본 발명에 따른 직물들은 MD에서 12∼20yarns/cm 및 CD에서 10∼18yarns/cm의 범위의 메쉬/단부 카운트들을 갖는다. 본 직물들의 포켓 깊이는 300 내지 500㎛ 범위이다.

본 직물의 장점은 다른 TAD 직물들과 비교했을 때 높은 공기 투과성을 갖게 하는 비교적 높은 백분율의 개방 영역을 갖는다는 것이다. 본 직물은 고급 화장지에서 구별되고 가시적인 패턴을 만들어내는 반면, 인장 강도를 유지하고 파열을 방지하도록 제조 응력을 제한한다. 그 결과, 본 직물은 다른 고도로 구조화된 TAD 직물들에서 볼 수 있는 바와 같이 고급 화장지에서 핀 홀들을 줄이거나 발생하지 못하게 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예는 3개의 다른 날실 윤곽선들과 3개의 다른 씨실 윤곽선들을 포함하는 10-shed 패턴을 이용하여 제조된다. 이러한 패턴은 직물 표면 상에 2가지 크기의 포켓들(혹은 함몰부들)을 형성한다. 작은 포켓은 큰 포켓에 의해서 에워싸이는 영역의 45% 내지 65%에 달하는 영역을 에워싼다. 큰 포켓과 작은 포켓은 날실들과 씨실들에 의해서 만들어진 평면 긴 너클들에 의해서 에워싸인다. 큰 포켓의 내부는 평직 표면 패턴을 갖는다. 작은 포켓의 내부는 그것의 중앙을 가로지르는 융기된 씨실에 의해서 양분된다. 이러한 융기된 씨실은 포켓을 형성하는 매우 긴 너클들과 평면을 이루거나 평면을 이루지 않는다. 다른 실시 예들은 포켓을 양분하는 융기된 날실을 갖는다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 종이 측면과 제지기 측면을 나타내는 종이 측면도 및 제지기 측면도이다. 바람직한 실시 예에 있어서, 모든 기계방 향사들(MD yarns)은 0.35mm의 직경을 가지며, 모든 교차기게방향사들(CD yarns)은 0.40mm의 직경을 갖는다. 메쉬 카운트는 MD에서 18.9yarns/cm이고 CD에서 13.0yarns/cm이다. 이러한 직물에 대한 포켓 깊이는 약 430∼440㎛이다. 이 패턴은 또한 마모 저항에 대하여 본 직물의 기계 측면 상에 슈트 런너들(shute runners)을 갖는다.

도 2는 독일의 Gottingen에 소재하는 Mahr GmbH Gottingen 사에 의해서 제조된 MarSurfTS 50 고정밀 광학 3D 측정장비를 사용하여 수행한 바람직한 실시 예의 표면 깊이도로서, 종이 측면 상에서 상대적인 포켓 크기에 초점을 맞춘 도면이다. 도 2는 도 1에 도시한 종이 측면의 근접도이다. 도 2에 도시한 직물은 2개의 각기 다른 크기의 포켓, 즉 작은 포켓(200) 및 큰 포켓(210,220)을 갖는다. 작은 포켓(200)은 약 4.03㎟의 영역을 갖는다. 큰 포켓은 7.84㎟의 최소 영역 측정치(초점을 맞춘 포켓(210)에 의해서 나타낸 바와 같이) 및 10.52㎟의 중간 영역 측정치(초점을 맞춘 포켓(220)에 의해서 나타낸 바와 같이)를 갖는다.

도 3은 독일의 Gottingen에 소재하는 Mahr GmbH Gottingen 사에 의해서 제조된 MarSurfTS 50 고정밀 광학 3D 측정장비를 사용하여 수행한 바람직한 실시 예의 표면 깊이도로서, 종이 측면 상에서 융기된 씨실과 날실들을 보여주는 도면이다. 포켓들은 융기된 씨실(330)과 융기된 날실(310)에 의해서 형성되고 경계를 이룬다. 큰 포켓들의 내부는 평직 패턴을 가지는 반면, 작은 포켓들의 내부는 포켓을 양분하는 융기된 씨실(320)을 갖는다. 이러한 융기된 씨실(320)은 포켓들을 묶는 융기된 씨실 및 날실과 동일한 평면에 놓이거나 놓이지 않는다.

도 4는 도 1에 도시된 직물에 대한 종이 측면 직조 패턴의 개략적인 평면도이다. 도 4에 있어서, MD는 수직으로 진행하고 CD는 수평으로 진행한다. 각각의 행은 날실에 대응하고, 각각의 열은 씨실에 대응한다. 번호가 매겨진 박스들은 번호가 매겨진 날실이 직물의 상부(종이)면 상에 놓이는 너클들을 나타낸다. 따라서, 비어있는 상자는 날실이 씨실 아래를 통과하는 위치들을 나타낸다.

도 5는 도 4에 도시된 직물 패턴에 대한 날실 윤곽선 패턴들을 나타낸다. 각각의 날실 윤곽선 패턴에 대한 번호들은 날실의 수 다음에 날실에 대한 윤곽선 패턴 수를 나타낸다. 예를 들면, 날실들 1,4,6,9는 각각 윤곽선 패턴 수 1의 엇걸림/위치변동 변형예(staggered/shifted version)를 각각 직조한다. 현재 직물 패턴은 하나의 패턴 반복에서 2회 반복하는 1,2,2,1,3 순서로 3개의 각기 다른 날실 윤곽선들을 통합한다. 각각의 날실은 도 4에서 행에 대응한다. 예를 들면, 날실 1은 도 4에서 제 1 행에 나타낸 패턴에 대응한다. 날실 1에 대한 윤곽선 패턴에 의해서 나타낸 바와 같이, 날실은 씨실 1∼3 아래, 씨실 4 위, 씨실 5 아래, 씨실 6과 7 위, 씨실 8 아래, 씨실 9 위, 그리고 씨실 10 아래를 통과한다. 따라서, 도 4의 행 1에 있어서, 씨실 4,6,7 및 9에 대응하는 박스들은 날실 1이 윤곽선 패턴에서 씨실들 위를 통과하는 너클들을 형성하는 것을 나타낸다. 이와는 달리, 도 4에 도시된 박스들은 날실이 씨실 아래를 통과하는 공백이다.

도 6은 도 4에 도시된 직조 패턴에 대한 씨실 윤곽선 패턴을 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 씨실 윤곽선 패턴의 우측에 매긴 숫자들은 씨실의 수 다음에 씨실에 대한 윤곽선 패턴 개수를 나타낸다. 예를 들면, 씨실들 1,4,6 및 9는 윤곽선 패턴 수 1의 엇걸림/위치변동 변형예를 각각 직조한다. 현재 직물 패턴은 하나의 패턴 반복에서 2회 반복하는 1,2,2,1,3 순서로 3개의 각기 다른 씨실 윤곽선들을 통합한다. 각각의 씨실은 도 4에서 열에 대응한다. 예를 들면, 씨실 1은 도 4에서 열에 나타낸 패턴에 대응한다. 씨실 1에 대한 윤곽선 패턴에 의해서 나타낸 바와 같이, 씨실은 날실 1 위, 날실 2 아래, 날실 3 위, 날실 4 아래, 날실 5 위, 날실 6∼10 아래를 통과한다. 따라서, 도 4의 열 1에 있어서, 날실 2,4,6∼10에 대응하는 박스들은 윤곽선 패턴에서 씨실 1 위를 통과하는 너클들을 형성하는 날실들을 나타낸다. 상기한 바와 같이, 도 4에 도시된 박스들은 날실이 씨실 아래를 통과하는 공백이다.

도 7은 도 1에 도시된 직물에 대한 3개의 각기 다른 씨실 윤곽선 패턴들중 2개를 나타내는 CD의 단면도이다. 도 8은 도 1에 도시된 직물에 대한 3개의 각기 다른 날실 윤곽선 패턴들중 2개를 나타내는 MD의 단면도이다.

본 발명은 각기 다른 크기와 형상들의 포켓들, 각기 다른 포켓 깊이 및 각기 다른 실 윤곽선을 갖는 다른 직물 패턴들을 커버하도록 의도된 것이다. 따라서, 본 발명은 위에서 설명한 바람직한 실시 예로서 한정되는 것으로 구성되지는 않는다.

본 발명에 따른 직물은 바람직하게는 단지 단섬사들, 바람직하게는 폴리에스테르, 폴리아미드 혹은 다른 중합체들을 포함한다. 소정 실들에 대한 중합체들의 소정의 조합은 해당 기술 분야의 숙련된 당업자에 의해서 구별되는 바와 같이 사용될 수 있다. CD 및 MD는 하나 또는 그 이상의 다른 직경을 갖는 원형 단면 형상을 갖는다. 예를 들면, 융기된 씨실과 날실들은 기초 직물(즉, 포켓 내부)을 형성하는 씨실 및 날실과는 다른 직경을 갖는다. 씨실과 날실 직경은 0.20mm 내지 0.55mm, 바람직하게는 0.35mm 내지 0.45mm이다. 그러나, 직경들의 소정의 조합이 사용될 수 있고, 이러한 예시적인 직경들은 본 발명을 제한하지 않는다. 또한, 원형 단면형상에 추가하여, 하나 또는 그 이상의 실들은 직사각형 단면형상 또는 비원형 단면형상과 같은 다른 단면형상을 갖는다.

상기한 내용에 대한 변형들은 해당 기술분야의 숙련된 당업자에게는 명백하지만, 본 발명의 범위를 넘어서서 변형되는 것은 아니다. 하기의 특허청구범위는 그러한 상황들을 커버하도록 구성된다.

Claims (10)

1. 제지기 상에서 사용하기 위한 통기건조(through-air-drying; TAD) 직물로서,

   교대하는 제 1 포켓들과 제 2 포켓들을 갖는 종이 측면 패턴을 생성하도록 다수의 씨실들과 섞어 짜이는 다수의 날실들을 포함하며, 상기 제 1 포켓들은 상기 제 2 포켓들보다 넓은 영역을 차지하며, 상기 제 1 및 제 2 포켓들은 상기 종이 측면 패턴에서 긴 너클들에 의해서 만들어진 융기된 날실들과 융기된 씨실들에 의해서 경계가 지워지고, 상기 제 2 포켓의 내부에 있는 직물 베이스 직조는 상기 제 2 포켓의 중앙을 가로지르는 융기된 씨실에 의해서 양분되는 것을 특징으로 하는 통기건조 직물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 포켓의 내부에 있는 직물 베이스 직조는 평직 패턴인 것을 특징으로 하는 통기건조 직물.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 3개의 다른 날실 윤곽선들 및 3개의 다른 씨실 윤곽선들을 포함하는 10-shed 직조 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 통기건조 직물.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 포켓의 영역은 상기 제 1 포켓의 영역의 45% 내지 65% 범위인 것을 특징으로 하는 통기건조 직물.
6. 제 1 항에 있어서, 기계 측면 직조 패턴은 직물의 마모 저항을 향상시키기 위한 슈트 런너들(shute runners)을 갖는 것을 특징으로 하는 통기건조 직물.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 날실들과 상기 다수의 씨실들의 적어도 몇몇은 폴리아미드 실들 또는 폴리에스테르 실들중 하나인 것을 특징으로 하는 통기건조 직물.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 TAD 직물은 단일 층 직조 직물인 것을 특징으로 하는 통기건조 직물.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 날실들과 상기 다수의 씨실들의 적어도 몇몇은 원형 단면형상, 직사각형 단면형상 및 비원형 단면형상 중 하나를 갖는 것을 특징으로 하는 통기건조 직물.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 날실들과 상기 다수의 씨실들의 적어도 몇몇은 단섬사들인 것을 특징으로 하는 통기건조 직물.

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